用于管理多模式变速器中的速度的方法和设备的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及用于管理多模式变速器中的速度的方法和设备。一种多模式动力总成系统包括被构造成用以在内燃发动机、扭矩机和输出构件间传输扭矩的变速器。一种用于控制动力总成系统的方法包括：为内燃发动机确定所需加速度廓线；通过在所需加速度廓线上施加带优先级的约束来确定受约束加速度廓线；对受约束加速度廓线求积分来确定优选速度廓线；确定优选加速度廓线，其包括受到最小和最大硬加速度约束所约束的优选速度廓线的导数；以及响应于优选加速度廓线和优选速度廓线来控制内燃发动机的操作。
【专利说明】用于管理多模式变速器中的速度的方法和设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及采用扭矩变速器装置的动力总成系统，以及与之相关联的动态系统控制。
【背景技术】
[0002]在该部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息。因此，这种陈述并不旨在构成对现有技术的承认。
[0003]公知的动力总成系统被构造成用以传输扭矩从扭矩致动器通过变速器装置到联接至传动系的输出构件，来实现推进交通工具。动力总成系统可以被构造成用以将源自多个扭矩致动器的扭矩通过多模式变速器装置传输到联接至传动系的输出构件，来实现推进。这种动力总成系统包括混合动力总成系统和增程型电动交通工具系统。考虑到燃料经济性、排放、可驾驶性和其它因素，用于操作这种动力总成系统的控制系统响应于操作者发出的输出扭矩请求来操作扭矩致动器并使变速器中的所选扭矩传输元件作动来传输扭矩。示例性扭矩致动器包括内燃发动机和非燃烧扭矩机。非燃烧扭矩机可以包括电机，其作为电动机或发电机操作，用以独立于来自内燃发动机的扭矩输入生成输入至变速器的扭矩。扭矩机可以反作用于扭矩，即在被称为再生操作的操作中将通过交通工具传动系传输的交通工具动能变换成可存储在电能存储装置中的电能。控制系统监测来自交通工具和操作者的输入，并提供对动力总成的操作控制，包括控制发动机运转/停机状态、控制变速器操作状态、控制扭矩致动器、以及调控电能存储装置与电机之间的电动力流，来管理包括扭矩和旋转速度的变速器操作。
【发明内容】
[0004]一种多模式动力总成系统包括被构造成用以在内燃发动机、扭矩机和输出构件间传输扭矩的变速器。一种用于控制动力总成系统的方法包括:为内燃发动机确定所需加速度廓线；通过在所需加速度廓线上施加带优先级的约束来确定受约束加速度廓线；对受约束加速度廓线求积分来确定优选速度廓线；确定优选加速度廓线，其包括受到最小和最大硬加速度约束所约束的优选速度廓线的导数；以及响应于优选加速度廓线和优选速度廓线来控制内燃发动机的操作。
[0005]本发明还提供以下技术方案:
1.一种用于控制多模式动力总成系统的方法，所述多模式动力总成系统包括被构造成用以在内燃发动机、扭矩机和输出构件间传输扭矩的变速器，所述方法包括:
为所述内燃发动机确定所需加速度廓线；
通过在所述所需加速度廓线上施加带优先级的约束来确定受约束加速度廓线；
对所述受约束加速度廓线求积分来确定优选速度廓线；
确定优选加速度廓线，其包括受到最小和最大硬加速度约束所约束的优选速度廓线的导数；以及 响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制所述内燃发动机的操作。
[0006]2.如技术方案I所述的方法，其中，确定受约束加速度廓线包括在所需加速度廓线上施加带优先级的约束，所述带优先级的约束包括最小和最大软加速度约束，其被最小和最大加速度方向性约束取代,其进而被最小和最大硬加速度约束取代。
[0007]3.如技术方案2所述的方法，其中，所述最小和最大软加速度约束包括在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束。
[0008]4.如技术方案3所述的方法，其中，所述在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束包括:用以防止发动机速度下降大于阈值的约束。
[0009]5.如技术方案3所述的方法,其中，所述在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束包括:用以在发动机自动起动和发动机自动停止操作期间防止发动机操作在转矩阻尼器共振区域内大于阈值时间周期的约束。
[0010]6.如技术方案3所述的方法,其中，所述在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束包括:在发动机自动起动操作期间将发动机突变速度限制为小于阈值速度的约束。
[0011]7.如技术方案2所述的方法，其中，所述最小和最大加速度方向性约束包括:用以防止发动机操作在转矩阻尼器共振区域内大于阈值时间周期的约束。
[0012]8.如技术方案2所述的方法，其中，所述最小和最大硬加速度约束包括:与最小和最大电池电量极限相关联的约束。
[0013]9.如技术方案2所述的方法，其中，所述最小和最大硬加速度约束包括:与所述扭矩机的最小和最大扭矩能力相关联的约束。
[0014]10.如技术方案I所述的方法，其中，响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制所述内燃发动机的操作包括:在发动机运转状态与发动机停机状态之间的发动机过渡期间响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制动力总成系统的操作。
[0015]11.如技术方案10所述的方法，其中，在发动机运转状态与发动机停机状态之间的发动机过渡期间响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制内燃发动机的操作包括:在发动机自动起动操作期间控制内燃发动机的操作。
[0016]12.如技术方案10所述的方法，其中，在发动机运转状态与发动机停机状态之间的发动机过渡期间响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制内燃发动机的操作包括:在发动机自动停止操作期间控制内燃发动机的操作。
[0017]13.一种用于控制多模式动力总成系统的内燃发动机的方法,包括:
为内燃发动机确定优选速度廓线，包括对受到带优先级的约束所约束的所需发动机加速度廓线求积分；
确定优选加速度廓线，包括对所述优选速度廓线求微分；以及
响应于所述优选速度廓线和所述优选加速度廓线来控制所述内燃发动机的操作。
[0018]14.如技术方案13所述的方法，其中，所述带优先级的约束包括最小和最大软加速度约束，其被最小和最大加速度方向性约束取代，其进而被最小和最大硬加速度约束取代。
[0019]15.如技术方案13所述的方法，其中，响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制所述内燃发动机的操作包括:在发动机运转状态与发动机停机状态之间的发动机过渡期间响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制内燃发动机的操作。
[0020]16.如技术方案13所述的方法，其中，确定优选加速度廓线进一步包括:以最小和最大硬加速度约束来约束求微分后的优选速度廓线。
[0021]17.一种用于控制包括多个扭矩致动器和多模式变速器的混合动力总成系统的方法，所述方法包括:
为所述扭矩致动器之一确定所需加速度廓线；
通过在所需加速度廓线上施加带优先级的约束来确定受约束加速度廓线，所述带优先级的约束包括最小和最大软加速度约束，其被最小和最大所需加速度约束取代，其进而被最小和最大硬加速度约束取代；
对所述受约束加速度廓线求积分来确定优选速度廓线；
确定优选加速度廓线，其包括受到所述最小和最大硬加速度约束所约束的优选速度廓线的导数；以及
在发动机运转状态与发动机停机状态之间的发动机过渡期间响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制扭矩致动器的操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]现在将参考附图通过示例方式来描述一个或多个实施例，附图中:
图1示出了依据本公开的包括扭矩致动器、多模式变速器、高电压电气系统、传动系和控制器的动力总成系统；
图2示出了依据本公开的包括采用优选速度和加速度廓线来控制动力总成系统的扭矩致动器的分层上升优先级结构的控制方案；并且
图3示出了依据本公开的用于采用包括图2所示分层上升优先级结构的控制方案的混合动力总成系统的与时间相关的速度和加速度约束。
【具体实施方式】
[0023]现在参考附图，其中所示内容只是为了示出某些示例性实施例的目的而不是为了限制它们的目的，图1绘出了一非限制性混合动力总成系统100，其包括:扭矩致动器，其分别包括内燃发动机(发动机)12以及第一和第二扭矩机60和62 ;多模式变速器(变速器)10 ;高电压电气系统80 ;传动系90 ;和控制器5。变速器10被机械地联接至发动机12和扭矩机60、62，并且被构造成用以通过选择性地启用扭矩传输装置例如离合器来在发动机12、扭矩机60、62和传动系90之间传输扭矩。如图所不，第一和第二扭矩机60、62是电动机/发电机。
[0024]高电压电气系统80包括经由高电压电气总线84电联接至变速器动力逆变器控制模块(TPM) 82的电能存储装置(ESD) 85，并被构造有用于监测电动力流的适当装置，包括用于监测电流和电压的装置和系统。ESD 85能够是任何适当的高电压电能存储装置，例如高电压电池，并且优选地包括监测系统，其提供对包括电压和电流在内的被供给至高电压电气总线84的电动力的测量。
[0025]发动机12包括多气缸内燃发动机，其在数个状态中选择性地操作，用以将扭矩经由输入构件14和阻尼器(damper) 17传输至变速器10，并且能够是火花点火或压缩点火发动机。发动机12包括联接至变速器10的输入构件14的曲轴。旋转速度传感器11监测输入构件14的旋转速度和曲柄角度。阻尼器17是被构造成用以抑制和以其它方式管理发动机12与变速器10之间的扭矩传输的装置。来自发动机12的动力输出，即旋转速度乘以发动机扭矩，可不同于传至变速器10的输入速度和输入扭矩，原因是在发动机12与变速器10之间的输入构件14上的扭矩阻尼器17和其它扭矩消耗部件，例如，被机械地供能的液压泵。发动机12被构造成用以响应于操作条件在正进行的动力总成操作期间执行自动停止和自动起动操作。控制器5被构造成用以控制发动机12的致动器，来控制燃烧参数，其包括:进气质量空气流、火花点火正时、被喷射的燃料质量、燃料喷射正时、用以控制再循环排气气体的流量的EGR气门位置、以及在如此配备的发动机上的进气门和/或排气门正时和定相。因此，能够通过控制包括空气流扭矩和火花诱导扭矩的燃烧参数，来控制发动机速度。还可以通过控制第一和第二扭矩机60、62的电动机扭矩来控制输入构件14处的反作用扭矩，从而控制发动机速度。
[0026]变速器10是四模式、复合分配电子机械变速器10，其包括三个行星齿轮组20、30和40和五个可接合扭矩传输装置，即离合器Cl 52、C2 54、C3 56、C4 58和C5 50。可想到变速器的另一些实施例。变速器10分别联接至第一和第二扭矩机60和62。变速器10被构造成用以响应于输出扭矩请求在发动机12、扭矩机60、62和输出构件92之间传输扭矩。第一和第二扭矩机60、62在一个实施例中是采用电能来生成和反作用于扭矩的电动机/发电机。行星齿轮组20包括太阳齿轮构件22、环形齿轮构件26、和联接至载体构件25的行星齿轮24。载体构件25可旋转地支承被设置成与太阳齿轮构件22和环形齿轮构件26两者处于啮合关系的行星齿轮24，并联接至可旋转的轴构件16。行星齿轮组30包括太阳齿轮构件32、环形齿轮构件36、和联接至载体构件35的行星齿轮34。行星齿轮34被设置成与太阳齿轮构件32和环形齿轮构件36两者处于啮合关系。载体构件35联接至可旋转轴构件16。行星齿轮组40包括太阳齿轮构件42、环形齿轮构件46、和联接至载体构件45的行星齿轮44。如图所示，存在联接至载体构件45的第一组和第二组行星齿轮44。因此，行星齿轮组40是复合的太阳齿轮构件-小齿轮-小齿轮-环形齿轮构件齿轮组。载体构件45可旋转地联接在离合器Cl 52与C2 54之间。太阳齿轮构件42可旋转地联接至可旋转轴构件16。环形齿轮构件46可旋转地联接至输出构件92。
[0027]如本文中所使用的，离合器是指能够响应于控制信号被选择性地作动的扭矩传输装置，并且可以是任何适当的装置，例如包括单盘或复盘离合器或组件、单向离合器和带式离合器。液压回路72被构造成用以以加压液压流体控制离合器中的每个的离合器状态，所述加压液压流体由被控制器5操作地控制的电动液压泵70供给。离合器C2 54和C4 58是被液压地作动的旋转摩擦离合器。离合器Cl 52X3 56和C5 50是被液压地控制的制动装置，其能够被档接至(grounded to)变速箱55。在本实施例中，离合器Cl 52、C2 54、C356和C4 58中的每个使用由液压控制回路72供给的加压液压流体被液压地作动。液压回路72被控制器5操作地控制，用以启用和停用前述离合器、提供液压流体来冷却和润滑变速器的元件、并提供液压流体来冷却第一和第二扭矩机60和62。可以通过使用压力传感器的测量、通过使用机载(on-board)例程的估计或使用其它适当方法，来确定液压回路72中的液压压力。[0028]第一和第二扭矩机60和62是三相AC电动机/发电机,其各自包括定子、转子和解算器。用于扭矩机60、62中的每个的电动机定子被档接至变速箱55的外部，并且包括定子芯体，所述定子芯体具有从其延伸的卷绕的电绕组。用于第一扭矩机60的转子被支承在毂衬齿轮上，该毂衬齿轮被机械地附接至套轴18，所述套轴18联接至第一行星齿轮组20。用于第二扭矩机62的转子被固定地附接至套轴毂19，其机械地附接至第二行星齿轮30。解算器中的每个被信号地和操作地连接至变速器动力逆变器控制模块(TPM) 82，并且各自传感和监测解算器转子相对于解算器定子的旋转位置，从而监测第一和第二扭矩机60和62中的相应一个的旋转位置。此外，来自解算器的信号输出可以被使用来确定第一和第二扭矩机60和62的旋转速度。
[0029]变速器10的输出构件92被可旋转地连接至传动系90，用以将输出动力提供至传动系90，所述输出动力经由差动齿轮装置或驱动桥或另一适当的装置被传输至一个或多个交通工具轮子。输出构件92处的输出动力被表征为输出旋转速度和输出扭矩。变速器输出速度传感器93监测输出构件92的旋转速度和旋转方向。交通工具轮子中的每个优选地配备有传感器，其被构造成用以监测轮子速度来确定交通工具速度以及用于制动控制、牵引控制和交通工具加速管理的绝对和相对轮子速度。
[0030]来自发动机12的输入扭矩和来自第一和第二扭矩机60和62的电动机扭矩作为来自存储在电能存储装置(ESD)85中的电势或燃料的能量转换的结果而得以生成。ESD 85经由高电压电气总线84被高电压直流联接至TPIM 82,所述高电压电气总线84优选包括接触器开关，其容许或阻止ESD 85与TPM 82之间的电流的流动。TPM 82优选地包括一对动力逆变器和相应的电动机控制模块，其被构造成用以接收扭矩指令并由此控制逆变器状态，用于提供电动机驱动或再生功能来满足电动机扭矩指令。动力逆变器包括互补的三相动力电子装置，并且各自包括多个绝缘栅双极晶体管，用于将来自ESD 85的直流动力转换成交流动力，用于通过以高频率进行切换来为第一和第二扭矩机60和62中的相应一个提供动力。绝缘栅双极晶体管形成被构造成用以接收控制指令的开关模式动力源。三相电机中的每个的每个相位相包括一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态被控制用以提供电动机驱动机械动力生成或电动力再生功能。三相逆变器经由直流传输导体27接收或供给直流电动力，并将它变换成三相交流动力或从三相交流动力变换成它，所述三相交流动力经由传输导体被传导去往或来自作为电动机或发电机进行操作的第一和第二扭矩机60和62。TPM 82响应于电动机扭矩指令通过动力逆变器和相应的电动机控制模块向和从第一和第二扭矩机60和62传输电动力。电流被传输越过高电压电气总线84去往和来自ESD 85，用以对ESD 85进行充电和放电。
[0031]控制器5经由通信链路15信号地和操作地链接至动力总成系统中的各个致动器和传感器，用以监测和控制动力总成系统的操作，包括综合信息和输入、并执行例程用以控制致动器来满足与燃料经济性、排放、性能、可驾驶性和硬件保护有关的控制目的，所述硬件包括ESD 85的电池以及第一和第二扭矩机60和62。控制器5是整个交通工具控制构造的子组，并且提供对动力总成系统的协调的系统控制。控制器5可以包括分布式控制模块系统，其包括个体控制模块，所述个体控制模块包括监控控制模块、发动机控制模块、变速器控制模块、电池组控制模块和TPM 82。用户界面13优选被信号地连接至多个装置，通过所述多个装置，交通工具操作者指挥和支配动力总成系统的操作。这些装置优选包括加速器踏板112、操作者制动踏板113、变速范围选择器114 (PRNDL)和交通工具速度巡航控制系统116。变速范围选择器114可以具有离散数量的操作者可选择位置，包括指示交通工具的操作者预期运动的方向，从而指示正向或逆向方向的输出构件92的优选旋转方向。应该理解的是:交通工具可以仍然沿操作者预期运动的指示方向之外的方向移动，原因是由交通工具的位置引起的回滚，例如在斜坡上。用户界面13可以包括如所示的单个装置，或者替代地可以包括直接地连接至个体控制模块的多个用户界面装置。
[0032]前述控制模块经由通信链路15与其它控制模块、传感器和致动器通信，其实现各个控制模块之间的结构化通信。特定通信协议是特定于应用的。通信链路15和适当的协议提供前述控制模块与提供包括例如防抱死制动、牵引控制和交通工具稳定性在内的功能的其它控制模块之间的牢靠信息传送和多控制模块交接。多个通信总线可以被使用来改善通信速度并提供一定水平的信号冗余度和完整性，包括直接链路和串行外围接口(SPI)总线。个体控制模块之间的通信也可以使用无线链路例如短程无线电通信总线来实现。个体装置也可以被直接地连接。
[0033]控制模块、模块、控制装置、控制器、控制单元、处理器和类似术语意指以下中的任一个或一个或多个的各种组合:专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理器(优选为微处理器)和相关联的内存和存储器(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号调节和缓存电路、以及用以提供所描述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语意指包括校准和查询表的任何指令组。控制模块具有被执行用以提供所需功能的一组控制例程。例程比如通过中央处理器被执行，用以监测来自传感装置和其它网络控制模块的输入，并执行控制和诊断例程，用以控制致动器的操作。可以以一定间隔来执行例程，例如在正进行的发动机和交通工具操作期间每3.125,6.25、12.5、25和100毫秒。替代地，可以响应于事件的发生来执行例程。
[0034]混合动力总成系统100被构造成用以在包括多个发动机状态和变速范围在内的多个动力总成状态中的一个中进行操作，用以生成和传输扭矩至传动系90。发动机状态包括ON状态和OFF状态。当发动机在回转时，发动机12被视为处于ON状态。发动机ON状态可以包括:全气缸状态(ALL)，其中所有气缸被供给燃料并燃烧以生成扭矩；和气缸停用状态(DEAC)，其中气缸的一部分被供给燃料并燃烧以生成扭矩，而剩余气缸不被供给燃料并且不燃烧且不生成扭矩。发动机ON状态进一步包括:燃料切断(FCO)状态，其中所有气缸不被供给燃料、不燃烧、并且不生成扭矩。发动机12可响应于用于交通工具减速的操作者指令来在FCO状态中进行操作，比如发生在操作者从加速器踏板112抬起脚时，在本文中被称为减速燃料切断状态(dFCO)。发动机12可被支配为在非减速操作状态下在FCO状态中操作。当发动机处于OFF状态时，它不回转。在一个实施例中，可通过使用离合器或类似装置将输入构件的旋转档接至变速箱，来实现在发动机处于OFF状态下进行操作。变速范围包括以下多个范围:空档(neutral)、固定齿轮(齿轮#)、可变模式(EVT模式#)、电动交通工具(EV#)、和过渡(EV过渡范围#和伪齿轮#)范围，它们通过选择性地启用离合器Cl150、C2 152、C3 154、C4 156和C5 158来实现。伪齿轮范围是可变模式变速范围，其中在将与输入构件14上的扭矩消耗部件相关联的扭矩损失纳入考量的情况下，来自变速器10的扭矩输出对应于来自发动机12的输入扭矩。伪齿轮范围可被采用来作为在EVT模式范围之间换挡期间的中间变速范围。表1绘出了用于操作混合动力总成系统100的多个变速范围和发动机状态。
[0035]表1
【权利要求】
1.一种用于控制多模式动力总成系统的方法，所述多模式动力总成系统包括被构造成用以在内燃发动机、扭矩机和输出构件间传输扭矩的变速器，所述方法包括: 为所述内燃发动机确定所需加速度廓线； 通过在所述所需加速度廓线上施加带优先级的约束来确定受约束加速度廓线； 对所述受约束加速度廓线求积分来确定优选速度廓线； 确定优选加速度廓线，其包括受到最小和最大硬加速度约束所约束的优选速度廓线的导数；以及 响应于所述优选加速度廓线和所述优选速度廓线来控制所述内燃发动机的操作。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定受约束加速度廓线包括在所需加速度廓线上施加带优先级的约束，所述带优先级的约束包括最小和最大软加速度约束，其被最小和最大加速度方向性约束取代，其进而被最小和最大硬加速度约束取代。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述最小和最大软加速度约束包括在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束包括:用以防止发动机速度下降大于阈值的约束。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束包括 :用以在发动机自动起动和发动机自动停止操作期间防止发动机操作在转矩阻尼器共振区域内大于阈值时间周期的约束。
6.如权利要求3所述的方法，其中，所述在与输出扭矩范围和被锁定离合器容量相关联的速度范围上的约束包括:在发动机自动起动操作期间将发动机突变速度限制为小于阈值速度的约束。
7.如权利要求2所述的方法，其中，所述最小和最大加速度方向性约束包括:用以防止发动机操作在转矩阻尼器共振区域内大于阈值时间周期的约束。
8.如权利要求2所述的方法，其中，所述最小和最大硬加速度约束包括:与最小和最大电池电量极限相关联的约束。
9.一种用于控制多模式动力总成系统的内燃发动机的方法，包括: 为内燃发动机确定优选速度廓线，包括对受到带优先级的约束所约束的所需发动机加速度廓线求积分； 确定优选加速度廓线，包括对所述优选速度廓线求微分；以及 响应于所述优选速度廓线和所述优选加速度廓线来控制所述内燃发动机的操作。
10.一种用于控制包括多个扭矩致动器和多模式变速器的混合动力总成系统的方法，所述方法包括: 为所述扭矩致动器之一确定所需加速度廓线； 通过在所需加速度廓线上施加带优先级的约束来确定受约束加速度廓线，所述带优先级的约束包括最小和最大软加速度约束，其被最小和最大所需加速度约束取代，其进而被最小和最大硬加速度约束取代； 对所述受约束加速度廓线求积分来确定优选速度廓线； 确定优选加速度廓线，其包括受到所述最小和最大硬加速度约束所约束的优选速度廓线的导数；以及在发动机运转状态与发动机停机状态之间的发动机过渡期间响应于所述优选加速度廓线和所述优 选速度廓线来控制扭矩致动器的操作。
【文档编号】F16H59/48GK104019220SQ201410070824
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】S.W.麦克格罗根, A.H.希普, L.A.卡明斯基 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司